三菱PLC在機器人碼垛項目中的應用與維護

李洪苗

摘 要： 在工業(yè)產(chǎn)業(yè)不斷提高和變化的趨勢下，工業(yè)機器人在生產(chǎn)線上備受關愛，從產(chǎn)品出產(chǎn)成型，工業(yè)機器人可以進行包裝、分類、碼垛、除塵和清洗等作業(yè)。采用PLC控制的工業(yè)機器人，能夠通過傳感器對輥道運送來的物品，進行信號采集，采集后通過條碼掃描進行分類，再通過機器人進行相應的抓取，這一程序設計大大的節(jié)約了已往的勞動力的時間和效率，使得成本降低，并且生產(chǎn)線的穩(wěn)定性和安全性均得到保證，對工業(yè)發(fā)展有著重要的現(xiàn)實意義。

關鍵詞： 控制系統(tǒng);可編程控制器;應用

一、機器人碼垛項目控制系統(tǒng)設計

（一）控制系統(tǒng)說明

本控制系統(tǒng)采用三菱FX3U系列PLC，CPU自帶編程接口，配置輸入輸出模塊，通過標配的RS422通信接口與三菱觸摸屏監(jiān)控系統(tǒng)通訊，并配置RS232串行接口通訊模塊與條形碼掃描儀通訊，PLC與機器人之間的通訊采用CC-Link總線通訊。

設備運行方式分為自動和手動，控制系統(tǒng)在主控柜設置自動/手動選擇開關，配備操作盒的單機設備，在其操作盒上設置自動/手動選擇開關。若主控柜選擇自動，單機設備操作盒選擇自動，那么系統(tǒng)自動運行，單機設備自動運轉(zhuǎn);若單機設備選擇手動，不論系統(tǒng)是自動還是手動運行，在保證安全的情況下單機設備都可以手動操作，此時，與單機設備有交接的設備暫停，不影響系統(tǒng)其它設備自動運行。

（二）程序控制邏輯

由于PLC完成整個系統(tǒng)的主要控制邏輯功能[7]。同時考慮到系統(tǒng)本身的安全和穩(wěn)定性，又要考慮到控制系統(tǒng)的靈活性、方便性、經(jīng)濟性和易維護性等多方面的不定性因素，決定FX3U系列的PLC最適合。

系統(tǒng)要求主要完成功能如下：

1.完成控制輸送機停止及制動的信號接受;

2.碼垛產(chǎn)品的信號接收，碼垛完后給出“完成”信號到相應輸送機;

3.當產(chǎn)品到位，進行檢測夾取，條碼掃描信號接收;

4.機器人抓手上傳感器的信號接收和發(fā)送;

5.能夠和機器人進行通訊，能夠遠程對機器人進行編程和修改程序;

6.對所有信號進行接手發(fā)送的處理，完成和上位機的通信。

機器人碼垛機主要由機械主體、伺服電機驅(qū)動系統(tǒng)、手臂機構(gòu)、末端執(zhí)行器、末端執(zhí)行器調(diào)節(jié)機構(gòu)以及檢測機構(gòu)組成，按不同的物料堆垛、層數(shù)等要求進行參數(shù)設置，實現(xiàn)不同類型物料的碼垛作業(yè)[8]。

碼垛工作過程：

由來料滾筒線上送來的物品，工件推至抓取位置→工件到位檢測→條碼掃描判斷工件型號→機械手下降夾抱工件→機械手上升→機器人各軸同時運動旋轉(zhuǎn)→機械手到位放置工件→返回→循環(huán)反復，按照這樣的工作模式循環(huán)工作。

二、碼垛項目中PLC故障檢測與維護

（一）PLC的故障檢測

1.當CPU發(fā)生異常情況 如果CPU出現(xiàn)異常報警狀況時，第一時間我們要檢查CPU連接在總線上的所有元器件是否發(fā)生故障，根據(jù)自己的習慣我們在進行過檢測的元器件上做個記號，逐一的更換元器件從而找出故障點，完成故障的處理[13]。

2.當存儲器發(fā)生異常情況 如果PLC的存儲器出現(xiàn)異常報警狀況時，首先我們應考慮是否是因為程序編寫出現(xiàn)錯誤而發(fā)生的故障，從而重新編寫程序，若是仍然不能解決故障，我們要考慮是否是因為周圍噪音的干擾使得程序發(fā)生了變化，如果均不是的話，我們應該考慮更換一個新的存儲器了。

3.當出現(xiàn)輸入/輸出單元異常情況 如果出現(xiàn)這種故障，首先我們要檢查連接的線纜即輸入/輸出單元的插線端是否連接好，找到故障單元并進行更換。

4.當發(fā)生電源斷電故障 當電源斷電時，程序也會消失，因此我們要定期的檢查電源的剩電量，并進行更換。

5.當出現(xiàn)電源重新插入動作卻停止的故障 這種情況的發(fā)生最大可能性是噪音干擾和PLC內(nèi)部接觸不好，一般情況電路電容容量減少或元器件性能不良才會導致噪音干擾，而對于PLC內(nèi)部的接觸不好則應該查接插線和電纜的接觸狀態(tài)，或是通過輕敲PLC進行判斷。

（二）PLC的維護

1.PLC的電池維護 PLC的隨機存儲器RAM是存放程序的，鋰電池主要是給計數(shù)器和具有保持功能的輔助繼電器供電，電池大家知道它是有使用壽命的，鋰電池理論上是5年，當電源跌落指示燈亮時，則說明鋰電池已經(jīng)不足以使用，這就說明用戶應該更換電池了，不過不用擔心，在更換期間由鋰電池支持的單元程序會維持一周左右，但是我們應該盡快的更換的電池以免程序丟失。

更換鋰電池主要是五大步驟：

1.在更換前，我們最少要保持PLC的通電時間在15S以上，這樣才能有足夠的時間進行程序的自保持;

2.其次要斷開PLC的交流電源;

3.之后把基本單元的電池蓋板打開;

4.隨后拿出舊電池，更換上新的電池;

5.最后蓋上電池的蓋板，完成鋰電池的更換;

值得注意的是，更換時間我們要盡量的控制在3min的范圍里，否則RAM的程序會消失。

2.輸入輸出故障維護 ?PLC和外部進行通訊的主要通道是輸入輸出通道，因此輸入輸出是否正常很重要，在考慮這種情況正常下，對于接線端子、連接配線和保險絲等元器件的正常運行也是很重要的。

對于輸入故障，檢查LED電源指示燈是必不可少的，當現(xiàn)場元器件動作，而指示燈沒有反應，那么需要檢查輸入端子的電壓是否達到正常值，如果輸入端子電壓達到正常值，則需要替換輸入模塊，如果LED指示燈有一個變暗，但是通過編程器件檢測器、處理器未被識別輸入，則可能是輸入模塊出現(xiàn)故障，如果替換模塊仍然沒有解決問題，則可能是I/O機架或者是電纜出現(xiàn)故障，那么則需進一步檢測期具體故障[15]。

對于輸出故障，和上述一樣，也要先檢查指示燈和設備是否響應，輸出觸點接通電源，指示燈亮輸出設備卻沒有發(fā)生相應的響應，首先需要檢查保險絲或替換模塊的所處狀態(tài)，要是保險絲正常，替換模塊不能響應相應設備，則需要檢測現(xiàn)場的接線情況，如果出現(xiàn)設備監(jiān)測器檢測出一個設備接通有輸出，指示燈卻不顯示，可考慮更換模塊。

對于故障檢測，區(qū)分是內(nèi)部故障還是外部故障是進行輸入輸出故障檢測的最經(jīng)濟的方法，在有電源指示器和邏輯指示器同時存在情況下模塊故障才容易被我們發(fā)現(xiàn)，替換模塊或是輸入端子板和輸出端子板兩端電壓值正確，是我們首先需要被檢測的，在不響應的情況下更換模塊。若現(xiàn)場連接出現(xiàn)故障，則替換模塊無效，判斷現(xiàn)場連接出現(xiàn)故障的方法是，使輸出設備停止，輸出電壓能夠達到預定值時，則為故障。當發(fā)生現(xiàn)場設備響應，而指示燈沒有亮，那么必須更換模塊。最后檢測接線端子排出現(xiàn)故障，如有出現(xiàn)虛焊，則需更換端子排。

結(jié)語：

近些年，國家對工業(yè)4.0的重視程度越發(fā)的高，相信PLC將憑借自身的優(yōu)點，在未來的工業(yè)發(fā)展浪潮中發(fā)揮出更好的作用。

參考文獻

[1]電氣自動化設備中PLC控制系統(tǒng)的應用[J]. 孫文浩.電子技術與軟件工程. 2017（15）.

[2]電氣自動化設備中PLC控制系統(tǒng)的應用分析[J]. 唐偉民.中國高新區(qū). 2017（10）.

[3]CCLINK總線在胎面擠出生產(chǎn)線控制系統(tǒng)中的應用[J]. 唐國慶，宋顯斌.裝備制造技術. 2012（06）.

[4]CC-Link IE Field和CC-Link網(wǎng)絡在蓄電池設備生產(chǎn)線上的應用[J]. 黃帥齊.中國儀器儀表. 2017（05）.